电子线路板材料有价金属浸出新工艺的研究

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随着电子技术的进步,电子产品智能化及更新换代的速度不断加快,导致了许多电子产品的迅速淘汰,产生了大量的电子废弃物。废弃印刷线路板(Waste Printed Circuit Board,WPCB)是电子废弃物中最具经济价值的部分。WPCB中含有高含量的贱金属及贵金属,然而,其中也包含了许多的有害成分,如重金属、塑料、溴化或氯化阻燃剂等,这些物质如果处理不当,会对人体和环境造成不可逆的伤害。因此,选择合适的方法从电子废弃物中回收有价金属具有很大意义。本文通过采用XRD、AAS、SEM-EDS等分析手段,在确定废弃线路板中金属组成和主要材料形成工艺的基础上,绘制了铜、金、银的水系E-pH图,指明了相关物质以不同状态在水溶液中稳定存在的区域;同时绘制了金(银)-硫脲-水系的E-pH图,热力学分析表明:硫脲溶银比溶金更容易,只有当溶液的pH值小于1.78(6.17)时,氧化剂才能使金(银)溶解。实验过程中,采用双氧水-硫酸体系、生物体系两种不同的提金预处理手段对废弃印刷线路板中的铜进行浸出。在双氧水-硫酸体系中,采用单因素分析法得出铜浸出的最佳条件:双氧水加入量20mL,硫酸浓度1 mol/L,55℃,反应3h,固液比1:10,300rpm,此条件下,铜的浸出率可达到99.14%;在生物浸铜体系中,采用正交实验法,得出铜浸出的最佳条件:pH=2.0、硫磺添加量0g/L、硫酸亚铁添加量30g/L、矿浆浓度2%,此条件下,铜的浸出率可达到99.73%。通过对氧化酸浸和生物浸出的对比研究,选择氧化酸浸为提金预处理手段,同时探讨了 LIX984N萃取剂对浸出后液中铜萃取的最佳条件:萃取剂浓度20%、相比(Vo/VA)为2:1、pH为3.0、振荡时间10 min、室温,单级萃取率可达到98.25%,用3 mol·L-1的硫酸溶液进行反萃,反萃率为83.6%。在氧化酸浸的基础上,通过单因素和正交实验最终确定了酸性硫脲体系中金和银浸出的最佳条件。金浸出的最优化条件为:反应温度45℃,pH为0.8,硫酸铁质量分数1.0%,硫脲质量浓度22g/L,浸出时间2.5h;银浸出的最优化条件为:反应温度50℃,pH为0.5,浸出时间2.5 h,硫酸铁质量分数0.8%,硫脲质量浓度22 g/L。优选出的最佳浸取条件下,金的浸出率大于90%,银的浸出率大于95%,基本实现了废线路板中金和银的高效浸出,其结果令人满意。配合工艺研究,对金和银的酸性硫脲浸取过程进行了浸出动力学实验,结果表明,浸取过程符合液-固未反应收缩核模型,且均属于固体产物层扩散控制。金的浸出活化能为9.699 kJ·mol-1,硫脲对金的反应级数为1.2555;银的浸出活化能为11.457 kJ·mol-1,硫脲对银的反应级数为0.8509。
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